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1 # 可靠的同志
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2 # 美文坊
認識引力波:
引力波也稱重力波,引力波是愛因斯坦廣義相對論所預言的一種以光速傳播的時空波動,是時空曲率的擾動以行進波的形式向外傳遞的一種方式。如同電荷被加速時會發出電磁輻射,同樣有質量的物體被加速時就會發出引力輻射,這是廣義相對論的一項重要預言。
愛因斯坦1916年發表的廣義相對論預言了宇宙誕生之初產生的一種時空波動——原初引力波——的存在。過去近百年中,廣義相對論的其他預言如光線的彎曲、水星的近日點進動以及引力紅移效應都已獲證實,唯有原初引力波因訊號極其微弱,技術上很難測量,而一直徘徊在天文學家“視線”之外。劍橋大學博士、加拿大不列顛哥倫比亞大學的“CITA國家研究員”馬寅哲認為,原初引力波的發現是支援廣義相對論的又一有力證據,相對論所預言的所有實驗現象全部被驗證,實驗與理論符合得都很好。
其次,這一發現打開了觀測宇宙的一扇新窗戶。在天文學幾百年來的發展過程中,人們觀測宇宙的主要手段是觀測光,也就是說幾乎所有天文實驗都是在收集光子。而根據標準宇宙大爆炸理論,大爆炸之後約40萬年,光子、電子及其他粒子混在一起,宇宙處於晦暗的迷霧狀態,光無法穿透。而引力波則不同,它誕生在宇宙大爆炸之初並以光速傳播。從事引力波研究多年的美國亞利桑那州立大學理論物理學家勞倫斯·克勞斯認為,引力波被測量到,意味著人們可以透過引力波而一直追溯到大爆炸之後僅僅10的負35方秒的極早時期,同時引力波也可以作為另一種觀測宇宙的手段。引力波天文學這門新學科的大門也由此開啟。 意味著對宇宙微波背景輻射的測量將會進入下一個重要里程碑。
結論:這意味著我們將會再次確認愛因斯坦是對的,引力輻射是真實存在的,並且黑洞的合併過程的確會產生這樣的引力輻射,而更重要的是,這樣的引力輻射訊號是可以被 從地球上探測到的。這將是一個全新的天文學領域,一個不需要望遠鏡的新的天文學領域,它將引領我們開啟理解黑洞、中子星和其他難以採用傳統方法進行觀測的天體型別的全新視野。
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3 # 沈大哥
謝謝邀請,引力波是愛因斯坦廣義相對論的預言。愛因斯坦之前人類己發現了電磁波並建立了完整的電磁學理論體系,後來科學家又探測到光的波動性(干涉和衍射實驗可以證明一切以波動形式存在的物理現象)。這些理論的建立和完善,不但擴大了人類對自然界的認識,還推動了利用電磁波和光波為人類服務的程序。
引力波則不是電磁效應,也不是光效應,而純粹是一種力學效應。平時人們觀察到的運動物體運動速度極慢(相對於光速),質量較小(相對於天體),所以很難觀察測試到引力波。最初科學家是用一根很大很長的金屬棒來收集來自脈衝星的引力波,但這種方法只能收集到與金屬棒發生共振的引力波。今年(2017年)的諾貝爾物理獎獲獎科學家們用現代科技實驗方法觀察到了繞質心高速轉動的脈衝星的引力波譜,證實了愛因斯坦的預言。高旋轉的脈衝星發出引力波的同時也帶走脈衝星系統的能量,最終合二而一。引力波的傳播不需要介質,穿透力強(宇宙中的天體可輕易穿過)。這為人類探索宇宙空間看不見的兩個大尺度高密度天體(如黑洞)的運動提供了實驗手段。最讓人期待的是在對脈衝星和黑洞這些天體的觀察研究中,能夠發現暗物質的存在。引力波存在的證實和應用(儘管還在實驗室中),必將會象電磁波的發現和應用一樣,極大地改變世界,改變人類的生活。
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4 # 春星72964979
8月17日20點40分,世界多個天文機構幾乎同時宣佈,在觀測兩個中子星併合過程中,首次探測到引力波及隨後而爆發的暴強射線,這與現有理論的預測結果吻合,從而成為現今世界上高能物理學研究具有劃時代意義的科學發現。引力波的發現對空間及時間的研究必將提供強有力的理論基礎。不同維度的空間結構存在嗎?如果存在不同維度的空間結構,那彼此間共同存在及相互轉化的奧秘又在哪裡?不同維度空間結構中時間存在的意義有何聯絡和不同?星際旅行實現的機理也許就隱含其中,期待相關理論的進一步突破。
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5 # 統治者41
宇宙時代即將到來,這是人類又一大新發現,如果能控制引力波,可能能組合新的星系,改變宇宙次序,哈哈哈,有點意想天開。
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6 # 地外天使講科學
感謝邀請!對於探測到引力波意味著什麼的話題,我認為:宇宙空間所有存在的實體物質都具有自身的磁性物理現象,這種自然現象稱之為電磁波,由於每個實體都在自轉運動,會使實體的電磁波產生兩種引力現象,一種是星體自轉磁場的圓周牽引力現象,另一種是衛體實體物質的磁性吸引力現象。而引力波是宇宙實體物質在上述兩種物理現象過程的同時,自轉運動與圓周運動在恆星(太陽)光的照射下,對實體物質引力範圍的微細物質群體產生了運動形態的光普作用,從而形成了所謂的引力波現象。其實,在宇宙中只有實體物質(星體)自轉磁場圓周牽引力和磁性吸引力兩種物理現象,引力波是它們的運動形態之光普折射景象。這種現象在宇宙的任何物體中是自然客觀存在的,只不過是必須透過高能特殊望遠裝置,才能觀測到其光折射所投下的靚麗景象,這又能意味著什麼呢?不知這樣的回答是否準確?!如讀者看後覺得我說的有道理,希給個點贊並關注我。宇明於東莞市。
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7 # 東方易達安成
回答:這次探測到引力波,意味深長,反映出了很多問題,必須引起科學界深思! 第一,說明了引力波,在大宇宙中的客觀存在性! 基礎科學研究的世界前沿,從宏觀的明性物質研究,開始逐步轉移,走向微觀的,.混性物質研究和喑性物質的研究! 第二,說明了,現有的高階儀器,有著很大的距限性。 這些高階儀器,不可能完成,對微觀世界,客觀物質的基礎科學研究,如:引力波、暗物質、暗能量,以及物質的本質是什麼?宇宙的來源和變化過程是什麼?等等! 因為,物質共分,三大類性! A:明性物質,用儀器,可測! B:混性物質,用儀器,呈現不定性! C.暗性物質,用任何儀器,都不可測! 所以,我們既要看到,現在取得的成績,又要想到,多快好省地取得更大的進步! 簡談到此,以後共商! .
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8 # 娚孩嘬帥200637769
引力波是大質量物體在快速運動中導致空間極度彎曲的質量波,可直接導致質量物體發生收縮,引起空間表面張力受大質量物體改變,繼而引起周邊物體運動軌跡擾動,並可以使光的紅外波段延長既引力紅移。探測到引力波意味著對宇宙天體是怎麼運動產生全新的認識,以及宇宙中天體分佈情況有所瞭解。對於此次中子星合併引發的引力波現象到底是什麼樣的過程?首先我們要了解一下中子星。中子星是具有高度旋轉的強磁化天體,所具有的極端物理條件如高密度【~10的18次方克每立方厘米】、強磁場【~10的12次方-10G】,有超高能伽馬光子發射,發射機制一類的輻射是在極冠附近,而另一類卻在通常所說的光速圓柱處,並有準週期震盪現象【QPO現象】。當兩中子星合併,誘發尖錐激發共濟輻射,導致大量的能量逸出產生紅移。當半徑小於史瓦西半徑時,質量大於錢德拉塞卡質量,導致周圍天體運動軌跡異常,由於尖錐激發共濟輻射的抑制直接導致穆斯堡爾效應的發生,進一步演化成坍縮星。
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9 # 禪者
意味著高維的存在,也意味著人類的困境。
當引力波被觀測證實的訊息傳來,相信大多數人並不會把這當作一件多了不得的事情,甚至不如對晚飯吃什麼這樣的問題關心。然而仔細思量這一科學發現的內涵,會讓真正關心我們這個世界本質的人來說,顯得意義重大。
要理解引力波,首先要從一維波開始。假設有一個一維世界,這個一維世界象一根長長的線,只能在線性維度上延展。再假設這個一維世界中有一種一維生物,它們只能在這個一個維度的線世界中生存。此時,如果一維線世界發生波動,一維生物是否能感知到呢?
事實上,它們感知不到。因為一維線世界就是它們生命的全部,它們世界裡的一切都隨著一維世界的波動而波動,就好比我們隨著地球的轉動而轉動,我們自己感覺不到一樣,這樣的波動對一維線世界的生物來說將毫無感知。
但是,如果站在比一維更高的維度來看,比如從二維面世界的角度來看,一維的波動將非常明顯的呈現出波動形態,好比畫在紙上的一根起伏的線條,一維的波動在二維得到充分的展示。
同樣的,如果二維平面世界發生波動,二維世界的生物也是無法感知,但是站在更高的維度就能看得一清二楚,比如我們看水中的漣漪,漣漪的形態在三維世界得到完整的展示。
引力波的觀測證實表明,我們這個三維世界(準確的說是四維時空世界)發生了波動。這是件很弔詭的事情,然而更令人震驚的是,我們這些三維世界的生物竟然感知到了自身世界的波動,這在邏輯上是說不通的!
有個叫彭加勒的人數理學家設計了一個夜晚暴增的思想實驗。說是如果在某一個晚上,我們的時空世界忽然發生了暴漲,所有的一切均發生了等比例的變化。那麼早上醒來的時候,將不會有人能感知到這種變化。因為當所有的一切都等比例變化,那麼我們就沒有尺子可以丈量這種變化。這和前面說的一維二維生物感知不到自身世界的變化原理是一樣的。但是,為什麼我們竟然能感知到自身世界的變化呢?
這隻有一種可能,即有某個元素並沒有隨著我們時空的變化而等比例變化,這個元素充當了丈量時空變化的尺子。事實上,這個尺子很容易就能找到,它就是“光速”。檢測引力波的裝置“LIGO”正是利用了光速不隨時空變化的特性才得以檢測出時空的微小波動漣漪。
“光速”不隨著時空世界的變化而變化,這說明“光速”這一概念的來源並不是來自於我們這個四維時空,也不可能來源於低於四維時空的世界,只可能是來自於高於四維時空的世界。這就在一個側面證明了,的確有高維世界的存在。“光速”這個概念就是高維世界在我們這個相對低維的世界所留下的陰影或後門。這個新發現對於我們人類來說,是一個好訊息,因為我們比我們自己想象的更高階,能夠認識到高維的存在,甚至,我們自身就可能存在於高維世界,只是因為視角限制而無法發現。但是壞訊息也相伴而來,現代科學並沒有任何關於“光速不變”這一詭異現象的說明,相反這是其他科學理論的公設和基礎,這樣,採用數理邏輯體系的科學系統,對光速的來源將一籌莫展。
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10 # 黑洞來客
儘管在目前看來,直接探測到引力波不會對人類的直接生活產生太大影響,然而對於科學研究研究的意義可謂重大。人類在追尋了引力波整整100年之後,經過好幾代科學家的共同努力,才直接探測到了它。
首先,引力波是對廣義相對論的一個最直接的驗證。廣義相對論在1915提出以來,已經經過了無數很多驗證,包括無數次在弱場中的驗證,但是對於強引力之下的驗證,雙黑洞所產生的引力波,卻是首次。
接下來,引力波以光速傳播,相比較電磁力,引力要弱非常多,所以它與物質的相互作用非常非常的弱,因此引力波可以給我們提供我們宇宙幾乎無阻擋的圖景,而這個幾乎是無法利用我們熟知的電磁波來達到的。利用引力波,我們可以看到宇宙的最早期,宇宙大爆炸之後的1.0E-36秒開始的宇宙形成過程,而對於電磁波而言,它最早只能看到大爆炸後的大約38萬之後的宇宙歷史,在此之前,電磁波是不能給我們提供的。所以引力波是我們瞭解我們宇宙形成的最好工具。
其次,如果還記得,在《星際穿越》電影中的結尾之時,主人公庫珀身處一個5維時空的超體方體中,為了將從黑洞中心所提取出來的資訊傳遞給身處4維時空的女兒墨菲,人為的製造引力波效應,成功將資訊傳遞,從而人類得以解救。引力波從目前物理學家的認識來看,是唯一一種可以在不同維度傳播的波。不同宇宙之間的碰撞,會產生引力波。說不定在不遠的將來,我們也可以依靠引力波來判斷多重宇宙的存在與否。
當然引力波還可以發現宇宙當中之前電磁不能看到的一些天體現象。比如雙黑洞,因為它不能產生電磁波,所以利用現有的電磁波是探測不到這些天體的,新的引力波卻可以讓我們找到它們。
儘管引力波的傳播速度和光速一樣,然而它卻和電磁波完全不一樣。引力波給我們打開了一扇全新觀測視窗,甚至可以和400多年前伽利略將望遠鏡指向天空所帶來的影響相提並論。歷史的發現軌跡告訴我們,每一扇新的視窗被開啟,都會有令人稱奇的發現。雖然LIGO/VIRGO的探測能力還是有限,一旦這個引力波的世界被撬開了一道小的裂縫,讓我們看到了春天的種子,相信碩果累累的引力波豐收季節也不會太遠。
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11 # 人擇原理
愛因斯坦廣義相對論預言了引力波的存在。
發現引力波以前,我們探測宇宙的工具只有電磁波(包括微波無線電、紅外線、可見光、紫外線和伽瑪射線等),如果把電磁波比喻成人的眼睛的話,引力波無疑是人的耳朵,現在可以透過聽來了解宇宙了。
增加一種觀測宇宙的手段給研究宇宙帶來的革命是巨大的,就如看無聲電影和有聲電影的區別,你懂的!
引力波是大質量星體運動或碰撞產生對時空的擾動,以波的形式光速向四周傳播開來,於電磁波比較,具有如下意義:
1、傳播過程具有不易被阻擋的特點,因此不容易衰竭,可以傳播的更遠
2、提供了和電磁波完全不同的觀測方式,能夠彌補電磁波無法觀測到的區域
舉個例子。宇宙大爆炸模型表明,在大爆炸後38萬年左右(太初核融合後)光才開始傳播(在之前宇宙出去電子夸克等粒子濃湯態,是不透明的),然後隨著宇宙膨脹光現在才傳播到地球,預示著我們透過電磁波對於宇宙誕生38萬年前的所發生的事情是觀測不到的。現在關於宇宙最早起都是理論推導的結果。
有了引力波工具後,因為在宇宙最早期雖然光不能傳播,但物質是存在的,物質的存在引力和引力波就存在,如果我們能探測到太初引力波,也許就能解開宇宙最早期的秘密,從而驗證宇宙暴漲理論的正確性,無疑是革命性的。
此外引力波在研究黑洞方面也具有很大的施展空間,所以,引力波的發現,必定導致一場物理學上的大發展。
美國東部時間8月17日8時41分(北京時間20時41分),美國“鐳射干涉引力波天文臺”(LIGO)捕捉到這個引力波訊號。此後2秒,美國費米太空望遠鏡觀測到同一來源發出的伽馬射線暴。
這是人類歷史上第一次使用引力波天文臺和電磁波望遠鏡同時觀測到同一個天體物理事件,標誌著以多種觀測方式為特點的“多信使”天文學進入一個新時代。
“幾十年來,我們一直孜孜以求準備探測雙中子星合併的引力波,”美國加州理工學院LIGO資料分析小組負責人艾倫·溫斯坦教授說,“那天早上,我們所有的夢想成真。”
LIGO專案組在美國華盛頓釋出這一重大發現。中國、德國、英國和法國等國科學家也各自舉行新聞釋出會。相關論文發表在《科學》《自然》等學術期刊上。
回覆列表
天文觀測已經從最開始可見光觀測到幾乎覆蓋整個電磁波譜了。在電磁波譜上,可見光,紅外線,紫外線,X射線,伽馬射線,射電波段這些“視窗(也就是不同波長的波)”能提供不同天體的不同物理資訊。這意味著人們每一次開啟一個新的視窗對於天文學都是極大的促進。2002年美籍義大利裔天文學家裡卡爾多·賈科尼因為將X射線波段應用於天文觀測而獲得諾貝爾物理學獎。
引力波的直接探測講極大地擴充套件人們的視野。同電磁波一樣,可以攜帶很多關於源的資訊,它是完全沒有開啟的新的視窗。電磁波有一個比較嚴重的問題,就是容易受到前景的吸收和散射。而引力波則不會受到這些干擾,可以比較直接地顯示源的資訊(例如黑洞雙星,用電磁波看是不大容易的,而用引力波的話看上去很很亮)。因此,引力波能大大增加人們對恆星及星系的認識。
另外,宇宙中存在一種完全不參與電磁相互作用的東西——暗物質。電磁波的研究對它是束手無策的。但暗物質有引力相互作用,因此我們有理由相信引力波可能會作為研究暗物質的重要手段。
另外,根據上文提到的第五種引力波的產生來源,原初引力波帶有極早期宇宙的資訊。現在能直接觀測到的最早的宇宙學訊號來自宇宙微波背景輻射,這是宇宙誕生之後約380000年傳播過來的宇宙中最早一批Cherokee子。而引力波可以攜帶宇宙在暴漲時期的資訊,直接探測到原初引力波為人們直接研究早期宇宙提供了可能。
一些腦洞:19世紀末赫茲發現了電磁波,開創了人類使用電磁波通訊的時代。那麼人類可不可能在未來利用引力波通訊呢(就像《三體》中描述的引力波發射器)?這些也是有趣的課題。
綜上所述,直接探測引力波無論對於天文學還是整個物理學或是人類的技術都具有重大意義。